文/王薇 王永丰
轮圈按照材料主要分为铁轮圈和轻合金轮圈，而轻合金轮毂又以铝合金与镁合金产品为主。随着汽车轻量化的发展，铝合金由于其具有良好的力学性能、耐腐蚀性能、成型性能、回收潜能等优点，在汽车轻量化用材上得到了广泛的应用。
这种外部环境下，铝合金轮毂的制造工艺也正在加速更新换代。铝合金材料、铸造以及加工的工艺过程和参数对车轮的质量起着决定性作用。因为承载需求，铝合金车轮需要具有特殊的抗疲劳强度和韧性指标，因此必须采取各种措施来强化这些方面的性能。
下一代铝合金制造技术——车轮轮毂
德国德赢技术公司（以下简称“德赢科技”）成立于2005年，为德国大众汽车集团研发中心汽车材料部镁事业部的战略合作伙伴，专业从事轻量化产品的工程开发与技术服务。公司致力于轻合金结构件的制造与开发，开发了一种基于特殊冷室压铸机和无湍流压力铸造技术的铸造单元。
冷室压铸机是指压射室和压射冲头不浸于熔融金属中，而将定量的熔融金属浇到压射室中，然后进行压射的一种压铸机；无湍流压力铸造技术是一种减少重量，增加强度，提高工件精细程度的铸造技术。
现在奔驰、宝马、奥迪等各大车厂使用的铝制车轮，主要是采用低压铸造和重力铸造工艺制造而成。随着汽车轻量化发展的潮流，其制造工艺逐渐从重力铸造和低压铸造等向新型工艺转变，德盈科技采用的是TURBU压力铸造工艺，一种新型的铸造工艺，该工艺具有模具温度低；模具填充时间短；凝固时间短；铸造重量没有死角以及靠压力铸造（非重力倾倒）的优点。
图1 锻造工艺的比较
图2 低压铸造与压力铸造产品重量比较
德盈科技的铸造单元可制造出近净成形的铝合金车轮，节省了后续加工过程，从而将铝合金车轮生产成本降低30-40%，并且在减少铝材料使用的同时，显著降低二氧化碳排放。
图3 集成系统组件
车轮生产中采用TURBU-压力铸造（TD）的产品优势
（1） 新的设计选择，放弃塑料镶嵌。在使用相同的材料下，车轮重量减轻25％。
（2） 低失真过程，具有灵活，无度的分割平面。精加工可将机械后加工减少高达80％，减少铸件重量可减少铝的使用量达40％。
（3） 短的模具填充和凝固增加了输出并增加了强度，通过将周期时间缩短高达66％来提高生产率，质地细腻，无需额外的热处理。
（4） 低模具温度和匹配的材料可延长使用寿命，特殊材料组合减少了模具维护，耐磨表面使模具的产能增加三倍。
（5） 空气动力学车轮质量很轻，同时可以减少二氧化碳的排放，即使在碰撞中，最终实现的材料特性也是吸收能量的最佳选择。
（6） 新的设计自由度使“靓丽空气动力学车轮”具有精细的轮廓，风格元素可以直接铸造出来。迄今只能通过后期处理或插件实现，减少额外的塑料件以符合限制。
（7） 通过稳定的可管理流程保证质量，几乎没有误差风险，监督制造过程，100％可追溯性，生产周期短，确保低废品率。
（8） 紧凑的制造工艺使现场制造，节省运输+物流，通过“成品铸造”和较少的处理，可以在市郊进行生产，投资对系统和生产工厂的分配是可控的。
合作伙伴和技术中心
2016年，德赢科技、巴符州轻量化局和德国宇航中心汽车概念所联合创办了中德新能源汽车轻量化技术工程中心。合作伙伴和客户还有德国AAVE镁业科技有限公司、AAL-TECH、Qpunkt、IAMT、Fraunhofer LBF等公司。德赢与伙伴量产的首批铝合金车轮已经在2019年顺利下线了。2020年在CMS实施进一步的生产车轮的意愿。德赢的目标是从2022年起每年为客户生产至少100万个车轮。
可行性研究表明，平均每个工厂，至少有100吨铝的加工是不必要的，如果能够尽快推广TURBU-铸造技术，对减少二氧化碳排放，能源消耗和自然资源会产生巨大影响。
关于德赢
目标：中国轻量化技术领域的开拓者与领军者。
定位：独立的轻量化技术集成服务终端供应商。
团队带头人简介
陈力禾：大连工学院1987级机械工程系机械制造专业校友。1997年德国留学工作至今。2005年6月获得德国马格德堡大学机械工程系工学博士学位。先后担任中国科技部十五重大科技攻关专项“镁合金应用及其产业化”专家工作组成员（唯一海外成员），欧洲镁协会常务理事，德国巴登符腾堡州混合轻量化技术委员会委员，德国华人汽车工程师协会常务理事；德国德赢技术公司执行董事；发表《轻量化》系列译著四部。德国AAL-Tech轻量化技术有限责任公司总经理。2005年创办德国德赢技术公司，担任公司执行董事至今。
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